PVcomB erfolgreich gestartet
Das Kompetenzzentrum Dünnschicht- und Nanotechnologie für Photovoltaik Berlin (PVcomB) erleichtert als Schnittstelle zwischen Forschung und Industrie neuen Ideen den Weg in die industrielle Umsetzung.
Das PVcomB wurde 2007 gemeinsam vom Helmholtz-Zentrum Berlin und der Technischen Universität Berlin (TUB) gegründet. Sein Ziel ist, Dünnschichtsolarzellen durch einen effizienten Technologie- und Wissenstransfer schneller in die industrielle Anwendung zu bringen. Am PVcomB werden Produktionstechniken zur Herstellung von Dünnschichtmodulen aus Silizium- und CIGS (Kupfer-Indium-Gallium-Sulfid/Selenid) entwickelt und erprobt. Wenig Energie- und Materialverbrauch und eine großflächige Produktion – das sind nur einige der Vorteile der Dünnschicht-Photovoltaik, die nach Experten-Meinung zu niedrigeren Kosten für Solarstrom führen. Man geht davon aus, dass die Dünnschicht-Technologie in den nächsten Jahren einen überproportional wachsenden Anteil am weltweiten PV-Markt ausmachen wird. „Am PVcomB arbeiten wir mit Partnern und Firmen daran, die Marktanteile der Dünnschicht-Photovoltaik erheblich zu erhöhen. In unserer HZB-internen Forschung arbeiten wir schon an der übernächsten Generation von Solarzellen, die wir später über das PVcomB zur Marktreife bringen werden“, so Prof. Wolfgang Eberhardt, Geschäftsführer für den Bereich Energie am HZB und Professor an der TUB. Der Technologie- und Wissenstransfer erfolgt dabei in Forschungsprojekten gemeinsam mit industriellen Partnern und durch die Ausbildung von hochqualifizierten Fachkräften.
Dr. Rutger Schlatmann, Direktor des PVcomB
Die Förderung zeigt erste Erfolge
Die Weichen für den Ausbau des Forschungszentrums wurden bereits gestellt. Am 18. Mai 2009 erhielt das PVcomB den Zuschlag für die Förderung im Rahmen des Programms „Spitzenforschung und Innovationen in den neuen Ländern“. Das Programm wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 12 Millionen Euro gefördert, der Senat Berlin fügt 25 Prozent der Fördersumme hinzu. „Mit der Förderung des BMBF können wir das PVcomB mit unseren Partnern zügig ausbauen. Wir haben schon Millionen Euro an Industrieverträgen und -zusagen eingeworben, aber ein Teil der Anschubfinanzierung war bisher noch offen – nun können wir richtig Gas geben“, sagte Dr. Rutger Schlatmann, Direktor des PVcomB, nach der Bekanntgabe durch das Ministerium. Zu den Anschaffungen, die mit den Mitteln des BMBF ab Sommer 2010 finanziert werden konnten, gehört auch der „Super Solar Simulator“ der Firma Wacom. Er liefert mit seinen Xenon- und Halogen-Lampen Licht, das dem Spektrum der Sonne sehr nahe kommt. Damit kann die Leistung einer Solarzelle unter standardisierten Bedingungen genau bestimmt werden.
Dünnschicht-Silizium
Die ersten Erfolge ließen auch nicht lange auf sich warten: Am 15. November 2010 haben die Kolleginnen und Kollegen die ersten 30 x 30 Quadratzentimeter großen Glasmodule mit amorphem Silizium beschichtet. Die Deposition erfolgte an einer PECVD-Clusteranlage der Firma Applied Materials. PECVD steht für plasma enhanced chemical vapour deposition (plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung). Für industrielle Silizium-Anwendungen ist die Clusteranlage derzeit die Technik der Wahl. Am PVcomB bildet sie das Herzstück der Forschungslinie für Dünnschicht-Silizium, die gegenwärtig aufgebaut wird.
In dem Cluster-Tool werden hauchdünne amorphe und mikrokristalline Siliziumschichten (a-Si/µc-Si) auf Trägermaterialien wie Glas aufgebracht. Diese Materialkombination weist im Vergleich zur „klassischen“, auf Wafern basierenden Silizium-Technologie viele Vorteile auf, zum Beispiel sind der Material- und Energieverbrauch deutlich niedriger. Allerdings wollen die Entwickler für Photovoltaik-Module dieser Art höhere Wirkungsgrade erreichen. Das PVcomB hat sich deshalb Wirkungsgradziele auf Weltrekordnivau gesetzt. Der Weg vom Labormaßstab in die Massenproduktion ist für die Dünnschicht- Silizium-Technologie im Vergleich zu den anderen Dünnschichttechnologien am besten verstanden und kontrolliert.
Von der Laborzelle zum Industriemodul
30 x 30 cm² große Module
CIGS Zellen
Für die CIGS Zellen, die ebenfalls am HZB und am PVcomB untersucht werden, sind die bislang erreichten Wirkungsgrade deutlich höher als bei Dünnschicht Silizium-Zellen. Für diese Technologie ist aber die industrielle Umsetzung, etwa Homogenität oder Prozessstabilität, noch nicht ganz so weit. Auch auf diesem Gebiet plant das PVcomB einen wichtigen Beitrag zu liefern. Die enge Verbindung zu der längerfristig angelegten Grundlagenforschung am HZB ist auch hier eine wichtige Voraussetzung für den gewünschten Erfolg.
Industrienahe Produktion von Photovoltaik-Modulen
An der PVcomB Forschungslinie wird eine industrienahe Produktion von Photovoltaik-Modulen möglich. Die Module sind 30 x 30 Quadratzentimeter groß. Sie schließen damit eine Lücke zwischen den kleinen, manchmal nur wenige Millimeter kleinen Laborzellen und den großen, oftmals mehrere Quadratmeter messenden Industriemodulen. „Mit den beiden Forschungslinien arbeiten wir am PVcomB unter ähnlichen Bedingungen wie die Industrie. So bilden wir eine direkte Brücke zwischen der Grundlagenforschung und der Industrie und können die Unternehmen unterstützen, sowohl mit Forschungsergebnissen als auch mit praktisch ausgebildeten Wissenschaftlern“, erläutert Dr. Rutger Schlatmann, Direktor des PVcomB.
Photovoltaics Thin-Film Week etabliert
Im April 2009 fand die erste Photovoltaics Thin-Film Week in Berlin-Adlershof statt. Sie wurde gemeinsam vom PVcomB und der Solarpraxis AG veranstaltet. Das PVcomB bot Workshops an, die sich speziell an die Technologen und Wissenschaftler im Bereich Photovoltaik richten, die Solarpraxis AG hat ein praxisnahes Industrieforum organisiert. Dort konnten sich Wissenschaftler, Führungskräfte und Investoren der Solarindustrie über die künftigen Entwicklungen austauschen. Mit rund 450 Teilnehmern war die erste PV Thin- Film Week ein voller Erfolg, weshalb eine Fortsetzung beschlossen wurde. Obwohl genauso gut besucht wie 2009, wurde die zweite PV Thin-Film Week im April 2010 jedoch im wahrsten Sinne des Wortes vom Ausbruch des isländischen Vulkans Eyjafjallajökull überschattet. So mussten einige Referenten aus Asien und den USA ihre Teilnahme kurzfristig absagen. Trotzdem fand der 1. Internationale Workshop zur CIGS Solarzellen-Technologie wie geplant statt. Vom 19. bis 21. April präsentierten dort Referenten aus Forschung und Industrie die neuesten Erkenntnisse und Entwicklungen aus dem Bereich der chalkopyritbasierten Solarzellen (Kupfer-Indium-Gallium- Sulfid/Selenid – CIGS).
